用于成型机的开环控制单元或闭环控制单元的制作方法

本发明涉及一种具有权利要求1前序部分的特征的用于开环控制或闭环控制成型机的合模机构的方法，在所述方法中，运动机构使可运动的模具夹紧板运动；并且本发明涉及一种具有权利要求3前序部分的特征的成型机。

背景技术：

一种同类型的方法和一种同类型的成型机由AT 502 382 B1得知。

用于按照AT 502 382 B1计算数学上优化的轨迹的优化算法的基本功能(以电成型机为例，所述方法也可用于液压成型机)如下：

-优化程序模型：

·曲柄杠杆的动力学模型，该模型包括全部所需的质量和惯性，例如杠杆的、驱动部件的和模具夹紧板的质量和惯性；

·考虑非线性的运动学和传动；

-考虑如下边界：

·模具夹紧板的和十字头的冲击

·发动机特性曲线(转矩-转速特性曲线)

·对于模具夹紧板的和/或十字头的位移的每个点的最大加速度和速度

-优化算法的基本元素：

·关于位移的优化问题的离散化

·将优化问题表达为线性方程组

·简化成线性优化问题

·由优化算法的各离散点计算对于可运动的模具夹紧板的实际可行驶的轨迹(转化为成型机的开环控制装置或闭环控制装置可以读出的轨迹)。

同类型方法的缺点在于，在优化前常常不存在或者仅不充分地存在对于合模机构的动力学参数或运动学参数的参数值。例如不仅模具的运动部分的根据产生的构件而改变的惯性、而且与全体参数有关的摩擦参数都参与到优化算法的动态方程(参数p)中。这些参数理所当然本身是未知的并且出于该原因必须要基于操作者的经验来估计和预定义。为了保险稳妥起见，大多使用(可能通过技术文档给出的)最大值。这又导致了非优化的优化结果，例如在纯时间优化的情况下导致过慢的轨迹。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种方法，在所述方法中，也可以基于无经验操作者的输入计算对于可运动的模具夹紧板的受开环控制的或者受闭环控制的运动的优化轨迹；并且本发明的目的在于提供一种成型机，所述成型机也可以基于无经验操作者的输入计算对于可运动的模具夹紧板的受开环控制的或者受闭环控制的运动的优化轨迹。

所述目的通过一种具有权利要求1特征的方法和一种具有权利要求3特征的成型机实现。本发明的有利的实施方式在从属权利要求中限定。

本发明的核心在于，基于对首先未知的或者未准确已知的参数值的估计进行优化。第一轨迹可以例如借助按照AT 502 382B1的现有技术以及借助对于合模机构的动力学参量的预定义的参数值算出。所述第一轨迹也可以被行驶并且大多导致与用手或借助典型斜坡进行的调节相比明显改进的结果。然而，基于操作者输入用手或借助典型斜坡调节第一轨迹是绝对可能的。

在可运动的模具夹紧板按照第一轨迹至少一次运动期间测量合模机构的至少一个动力学参量(如可运动的模具夹紧板的或者运动机构一部分的实际加速度和/或电机力矩)能在稍后的一个步骤中实现对于这个或这些直至现在预定义的、然而真正未知的或者仅不准确已知的参数确定估计值。借助基于模型的估计或者典型的验证算法如用于超定系统的最小二乘法，能估计未知的参数(经常为长度、惯性和摩擦参数)。

所述方法正是在确实为曲柄杠杆合模元件的优化轨迹的快速运动的情况下能实现准确地估计未知的或者仅不准确已知的参数，如果这些参数处于动力学模型的或者运动学模型的可观察的子空间中。

借助对于这个或这些参数的这些验证的或者至少更准确估计的估计值，现在可以利用边界条件和优化标准执行优化算法，这导致了改进的第二轨迹。接着可以使所述可运动的模具夹紧板按照第二轨迹受开环控制地或者受闭环控制地运动。

因此可理解为，首先使所述可运动的模具夹紧板按照第一轨迹受开环控制地或者受闭环控制地运动，并且在按照所述第一轨迹进行运动期间测量合模机构的至少一个动力学参量或运动学参量。现在通过优化算法借助测量的参量计算第二轨迹，所述第二轨迹在计算之后用于使所述可运动的模具夹紧板受开环控制地或者受闭环控制地运动。换言之，首先按照本发明执行(第一)轨迹，以用于得出至少一个测量值。接着，在计算与所述第一轨迹偏离的(第二)轨迹时使用所述至少一个测量值，所述第二轨迹能实现使可运动的模具夹紧板优化地运动。

因此，按照本发明首先执行第一(设定)轨迹，以用于得到测量值，并且接着通过执行第一(设定)轨迹得出的测量值确定改进的第二(设定)轨迹。通过该过程，提供一条与第一(设定)轨迹不同的第二(设定)轨迹。

因此，在本发明中并不涉及的是：执行设定轨迹、测量实际轨迹并且接着使所述实际轨迹接近于所述设定轨迹(如通过作为控制基础的现有技术已知的那样)。

当然也可能的是，使用优化算法作为第一算法并且几乎可以说通过再次应用优化算法执行迭代优化。可以任意多次执行迭代。

对计算第一轨迹和借助测量的成型机上的第一轨迹(以基于测量的估计的形式)验证参数的这种迭代导致以第二轨迹的形式计算实际优化的轨迹，其中，应该重视估计参数以及优化算法的数值上的和迭代的稳定性，以便不在极限循环中得到结果。这对于本领域技术人员是可容易实现的。

操作者对于标准应用只须还输入如必要的那样少的输入参数，并且尽管如此仍获得对于使模具夹紧板受开环控制地或者受闭环控制地运动的优化轨迹。

可想到的是，操作者输入如下参数：

——合模行程

——模具保护

——板触碰速度，即所述可运动的模具夹紧板借以触碰成型机的另外的大多固定的模具夹紧板的那个速度。

将由操作者输入的参数转化为对于第一算法或者优化算法的数学边界。此外，使所述参数与某种机器部件的参数配对(如同发动机特性曲线或者最大机轴负载或泵负载)。

第一算法必须动用一定的、在正常情况下未知的或仅不准确已知的参数、如摩擦参数。现在为了通过估计值(例如最大值)计算第一轨迹，该第一算法可以接近所述参数。

于是当存在用于优化的全部参数时，可以例如按照AT 502 382B1进行优化。

基于第一轨迹的运动提供用于优化算法的信息。

在估计完这个或者这些参数之后，应该在使用所述参数作为用于计算第二轨迹的基础之前检验所述参数。这样可以摒弃显然无意义的结果(例如负的摩擦参数)。在通过优化算法计算完第二轨迹之后，应该检查第二轨迹的资格。例如如果第二轨迹关于质量评定标准比第一轨迹差，则可以摒弃第二轨迹，并且重新估计这个或者这些参数以及基于这个或者这些新估计的参数计算新的第二轨迹。

为了计算第二轨迹可能必需按照第一轨迹多次进行运动，例如因为计算持续时间较长或者为了形成平均值。

要说明的是，术语“操作者”既可以表示人类、又可以表示另外的机器。

附图说明

依据附图1至3讨论本发明的实施例：

图1示出按照本发明的方法的一种实施例的示意图。在该实施例中，也使用优化算法5作为第一算法4，以用于计算第一轨迹。根据测量结果可以在使用估计的动力学参数和运动学参数时在重新使用优化算法5的情况下使用第二轨迹。这个过程本身虽然可以任意多次重复，然而通常进行一次循环就应该足够了。

图2示出按照本发明的方法的另一实施例的示意图，在该实施例中，上面讨论的优化算法5作为第一算法4(循环)的应用只是可选的。可以输入第一轨迹或者可以借助与优化算法5不同的第一算法4任意计算第一轨迹。

图3示出按照本发明的成型机的示意图。

具体实施方式

以电曲柄杠杆机的形式给出成型机1，其借助曲柄杠杆不仅进行合模运动、而且(通过曲柄杠杆的合适的传动比)产生合模力。所述合模运动和产生合模力应该基于不同的标准在考虑到一定的边界条件的情况下优化地进行。

在此，可能的边界条件为：

——希望的模具行程(注射行程)，所述模具行程由操作者预先给出并且通过模具及其特性确定。

——机器限制，如最大电机力矩、电机和变频器中的电流、在机械部件如机轴和轴承中的最大运动速度和速度变化量或加速度变化量。

——模具保护，即模具在合模时间点的最大速度和直接在闭合模具之前的最大速度分布曲线，以用于防止模具损坏并且能实现所需的制动。

一种可能的优化标准为：

循环时间，该循环时间作为重要元素既包含合模时间、又包含对于产生合模力所需的时间。

边界条件以及这个或这些优化标准必须在优化前以已知的方式在数学基本公式中形成。而硬性的边界条件例如模具行程或者最大闭环控制器电压虽然能简单说明，然而必须对于每个成型机1专门对所述边界条件进行参数化。借助机器数据与部件数据之间的结合可以算出边界条件。这在大多数情况下经由安装在成型机1上的部件的技术数据库发生，机器部件的参数存储在所述数据库中。

此外，(不仅在现实中，而且在数学模型内正确地参数化时)要等同于边界条件遵循的动力学模型明显更复杂并且大多以如下形式表示：

其中，“x”为运动，“m”表示惯性项，“u”表示输入(例如电流或力矩)，并且“p”表示已知的和未知的参数。

除了边界条件之外，优化标准必须通过数学映射表达。最简单的并且普通的表达式为幂函数J，该幂函数表达运动时间：

通过组合时间和运动边界、例如时间与冲击的比例，幂函数的表达式可以明显变得更复杂。另一方面，幂函数中也可以包含能量函数。

借助合适的算法、例如借助在AT 502 382B1中描述的优化算法，从而可以借助机器数据和部件数据的结合对于选择的边界条件计算第一轨迹。

使可运动的模具夹紧板按照第一轨迹受开环控制地或者受闭环控制地通过运动机构运动，并且测量合模机构的所述至少一个动力学参量或运动学参量，对于所述参量在计算第一轨迹时只存在预定义的参数值。

基于测量确定所述至少一个对于计算第一轨迹预定义的参数值的估计值。

基于估计值在应用优化算法的情况下计算对于可运动的模具夹紧板的受开环控制的或者受闭环控制的运动的第二轨迹，并且使可运动的模具夹紧板按照第二轨迹受开环控制地或者受闭环控制地运动。

图3示意性地示出成型机1，该成型机具有：

因为与现有技术相符而未详细示出的合模机构，所述合模机构包括可运动的模具夹紧板和用于可运动的模具夹紧板的运动机构；以及

——开环控制装置或闭环控制装置2，该开环控制装置或闭环控制装置用于开环控制或闭环控制可运动的模具夹紧板通过运动机构进行的运动；

——操作界面3，该操作界面用于将操作者输入输入到开环控制装置或闭环控制装置2中；

——第一算法4，该第一算法用于基于借助操作者界面3输入的用于使可运动的模具夹紧板以希望的方式运动的操作者输入和尤其是基于对于合模机构的至少一个动力学参量或运动学参量的至少一个预定义的参数值计算对于可运动的模具夹紧板的受开环控制的或者受闭环控制的运动的第一轨迹；

——测量装置6，该测量装置用于在可运动的模具夹紧板按照第一轨迹至少一次运动期间测量合模机构的所述至少一个动力学参量或运动学参量。

开环控制装置或闭环控制装置2构成为用于：

-基于测量确定所述至少一个参数值的估计值；和

-基于估计值在应用优化算法5的情况下计算对于可运动的模具夹紧板的受开环控制的或者受闭环控制的运动的第二轨迹；和

-按照第二轨迹开环控制或闭环控制可运动的模具夹紧板借助运动机构进行的运动。

第一算法4和/或优化算法5可以例如储存在开环控制装置或闭环控制装置中。第一算法和/或优化算法也可以在成型机1之外以对于开环控制装置或闭环控制装置2可访问的方式(例如在云中)储存。